- •1.Матрицы, действия над матрицами. Свойства действий.
- •2.Определители второго порядка. Алгебраические дополнения и миноры.
- •3.Определители третьего порядка. Вычисление по правилу треугольника.
- •4.Определитель п-ого порядка, его свойства. Вычисление определителя разложением по строке(столбцу)
- •5.Обратная матрица и ее вычисление
- •6.Ранг матрицы. Элементарные преобразования матриц
- •7.Системы линейных уравнений. Основные понятия.
- •8.Решение систем линейных уравнений матричным методом
- •10.Решение систем линейных уравнений методом Гаусса
- •11.Теорема Кронекера-Капелли
- •12.Балансовая модель.
- •9.Формулы Крамера
- •13.Векторы. Линейные операции над векторами.
- •14.Разложение вектора на составляющие.
- •15.Деление отрезка в данном отношении.
- •16.Направляющие косинусы и длина вектора. Условие коллинеарности двух векторов
- •17.Скалярное произведение векторов и его свойства. Угол между двумя векторами. Условие ортогональности двух векторов.
- •18.Векторное произведение двух векторов, его свойства и геометрический смысл
- •19.Смешанное произведение трех векторов и его геометрический смысл. Условие компланарности векторов.
- •20.Понятие линейного(векторного) пространства.
- •21.Размерность и базис векторного пространства.
- •22.Матрица перехода от одного базиса к другому. Преобразование координат вектора при изменении базиса.
- •23.Евклидово пространство. Ортонормированный базис.
- •24.Линейный оператор и его матрица.
- •25.Собственные значения и собственные векторы линейного оператора.
- •26.Квадратичная форма и ее матрица. Свойства квадратичных форм. Условие знакоопределенности квадратичной формы.
- •27.Линейная модель обмена
- •28.Уравнение линии на плоскости. Различные виды уравнения прямой на плоскости. Приведенное и общее уравнения прямой.
- •29.Угол между прямыми. Критерии перпендикулярности и параллельности двух прямых. Точка пересечения двух прямых. Расстояние от точки до прямой.
- •30.Кривые второго порядка: окружность и эллипс.
- •31.Гипербола и ее каноническое уравнение.
- •32.Парабола и ее каноническое уравнение.
- •33. Уравнение прямой в пространстве(параметрическое и каноническое)
- •34. Уравнение плоскости в пространстве. Расстояние от точки до плоскости.
- •35.Угол между плоскостями. Угол между прямыми. Угол между прямой и плоскостью
26.Квадратичная форма и ее матрица. Свойства квадратичных форм. Условие знакоопределенности квадратичной формы.
.Квадратичной
формой
называется линейная функция
переменных, которая определяется как
сумма, каждый член которой является
либо квадратом одной из переменных,
либо произведением двух разных переменных,
взятых с некоторым коэффициентом:
Матрица
,
составленная из этих коэффициентов,
называется матрицей
квадратичной формы.
В матричной записи квадратичная форма
имеет вид:
,где
х- столбец переменных. Квадратичная
форма называется невырожденной,
если
или
.
Рангом
квадратичной формы называется ранг
матрицы
.Чтобы
составить матрицу квадратичной формы,
следует на ее диагонали поместить
коэффициенты при квадратах переменных,
а коэффициенты при произведениях
различных переменных разделить пополам
и эти «половинки» разместить симметрично
главной диагонали.
Пример Дана квадратичная форма
.
Записать ее в матричном виде.
Решение:
Найдем матрицу квадратичной формы.
.
.
Вид
матрицы квадратичной формы определяется
базисом
,
в котором задан вектор
и меняется при переходе к другому базису
по формуле:
,где
- матрица перехода от старого базиса к
новому. Квадратичная форма называется
канонической
(или имеет канонический
вид),
если все ее коэффициенты
при
:а
ее матрица является диагональной.
Теорема Любая квадратичная форма может быть приведена к каноническому виду.
Пример
2.
Привести к каноническому виду квадратичную
форму
.Решение:
Выделим
полный квадрат при переменной
,
затем при
:
.
Переход
к новым переменным:
,
.
приводит
данную квадратичную форму к каноническому
виду
.
Свойства
квадратичной формы:1)
Теорема
(закон инерции квадратичных форм).
Число слагаемых с положительными
(отрицательными) коэффициентами
квадратичной формы, приведенной к
каноническому виду, не зависит от способа
приведения формы к этому виду. 2) Ранг
матрицы квадратичной формы равен числу
отличных от нуля коэффициентов
канонической формы и не меняется при
любых преобразованиях.
Теорема.
Для того чтобы квадратичная форма была
положительно (отрицательно) определенной,
необходимо и достаточно, чтобы все
собственные значения
матрицы
были положительны (отрицательны). Для
установления знакоопределенности
квадратичной формы применяют критерий
Сильвестра.
Теорема
(критерий Сильвестра).
Для того чтобы квадратичная форма была
положительно определенной, необходимо
и достаточно, чтобы все главные миноры
матрицы этой формы были положительны,
т.е.
,
,…,
Пример.
Доказать, что квадратичная форма
является положительно определенной.
Решение.
Первый
способ.
Матрица
квадратичной формы имеет вид
.
Для матрицы
характеристическое уравнение
или
.
Найдем
,
.
Так как корни характеристического
уравнения матрицы
положительны, то квадратичная форма
- положительно определенная.
Второй способ. Так как главные миноры матрицы положительны:
,
,
то, по критерию Сильвестра, данная квадратичная форма положительно определенная.
